(57)【要約】【課題】ツバ有りティース部とツバ無しティース部との磁気特性特性差を軽減できるステータを提供することである。【解決手段】ツバ有り分割コア５Ａとツバ無し分割コア５Ｂとが交互に配置され、ツバ有り分割コア５Ａのモータ周方向Ｂに沿った幅Ｗａが、ツバ無し分割コア５Ｂのモータ周方向Ｂに沿った幅Ｗｂよりも小さく設定されている。ツバ有り分割コア５Ａのツバ部１３の張出し寸法Ｄ１が約１．８ｍｍから約２．４ｍｍの範囲内に設定されるとともに、基準幅Ｗｒに対する分割コア５Ａ，５Ｂの幅Ｗａ，Ｗｂの増減幅が約４．４％以上、約５．５％以下の範囲内に設定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツバ有りティース部とツバ無しティース部とが混在して配置されたステータコアを備え、
前記ツバ有りティース部のモータ周方向に沿った幅が、前記ツバ無しティース部の前記モータ周方向に沿った幅よりも小さく設定されていることを特徴とするステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステータにおいて、
前記ツバ有りティース部の前記幅が、所定の基準幅を基準として、その基準幅よりも約４．４％以上、約５．５％以下の範囲で小さく設定され、
前記ツバ無しティース部の前記幅が、前記基準幅を基準として、その基準幅よりも約４．４％以上、約５．５％以下の範囲の範囲で大きく設定されていることを特徴とするステータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のステータにおいて、
前記ツバ有りティース部のツバ部がティース外周面から前記モータ周方向に張り出す張出し寸法は、約１．８ｍｍ以上、約２．４ｍｍ以下の範囲に設定されることを特徴とするステータ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のステータにおいて、
前記ステータコアは、
モータ径方向に沿って延設された略寸胴な軸部と、その軸部の前記モータ径方向内方側端部に形成されたツバ部とを有するツバ有り分割コアと、
前記モータ径方向に沿って延設された略寸胴な軸部と、その軸部の前記モータ径方向外方側端部からモータ周方向に沿って延設されたヨーク形成部とを有するツバ無し分割コアと、
を備え、
前記ツバ有り分割コアの前記軸部及び前記ツバ部により前記ツバ有りティース部が構成され、
前記ツバ無し分割コアの前記軸部により前記ツバ無しティース部が構成され、
前記ツバ有り分割コア及び前記ツバ無し分割コアが、前記ツバ無し分割コアの前記ヨーク形成部が前記ツバ有り分割コアの前記軸部の前記モータ径方向外方側端部に磁気回路的に連なるように、円環状に交互に配置されることを特徴とするステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステータコアの各ティース部の先端部には、磁気の利用効率の向上、ロータの回転動作の安定性向上等のため、ツバ部が形成される場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、ツバ部はコイル装着時等に邪魔になる場合があり、ツバ部を省略する試みが行われる場合があるが、仮にツバ部の有るティース部とツバ部の無いティース部とが混在して配置された場合、ツバ部の有無によるティース部の磁気特性差により種々の問題が発生する。例えば、３相交流により駆動されるモータにおいて同一の相の電流が供給されるコイルについて並列接続した場合、ツバ有りティース部に外装されたコイルとツバ無しティース部に外装されたコイルとの間で誘起電圧差が発生し、これによってコイル間に制動電流が発し、トルクが低下するという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明の解決すべき課題は、ツバ有りティース部とツバ無しティース部との磁気特性特性差を軽減できるステータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、ツバ有りティース部とツバ無しティース部とが混在して配置されたステータコアを備え、前記ツバ有りティース部のモータ周方向に沿った幅が、前記ツバ無しティース部の前記モータ周方向に沿った幅よりも小さく設定されている。
【０００６】
また、請求項２の発明では、請求項１の発明に係るステータにおいて、前記ツバ有りティース部の前記幅が、所定の基準幅を基準として、その基準幅よりも約４．４％以上、約５．５％以下の範囲で小さく設定され、前記ツバ無しティース部の前記幅が、前記基準幅を基準として、その基準幅よりも約４．４％以上、約５．５％以下の範囲で大きく設定されている。
【０００７】
また、請求項３の発明では、請求項１又は２の発明に係るステータにおいて、前記ツバ有りティース部のツバ部がティース外周面から前記モータ周方向に張り出す張出し寸法は、約１．８ｍｍ以上、約２．４ｍｍ以下の範囲に設定される。
【０００８】
また、請求項４の発明では、請求項１ないし３のいずれかの発明に係るステータにおいて、前記ステータコアは、モータ径方向に沿って延設された略寸胴な軸部と、その軸部の前記モータ径方向内方側端部に形成されたツバ部とを有するツバ有り分割コアと、前記モータ径方向に沿って延設された略寸胴な軸部と、その軸部の前記モータ径方向外方側端部からモータ周方向に沿って延設されたヨーク形成部とを有するツバ無し分割コアとを備え、前記ツバ有り分割コアの前記軸部及び前記ツバ部により前記ツバ有りティース部が構成され、前記ツバ無し分割コアの前記軸部により前記ツバ無しティース部が構成され、前記ツバ有り分割コア及び前記ツバ無し分割コアが、前記ツバ無し分割コアの前記ヨーク形成部が前記ツバ有り分割コアの前記軸部の前記モータ径方向外方側端部に磁気回路的に連なるように、円環状に交互に配置される。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、ツバ有りティース部のモータ周方向に沿った幅が、ツバ無しティース部のモータ周方向に沿った幅よりも小さく設定されているため、ツバ有りティース部とツバ無しティース部との磁気特性差を軽減することができ、その結果、例えば、ツバ有りティース部に外装されたコイルとツバ無しティース部に外装されたコイルとの間の誘起電圧差を軽減することができ、これらのコイルを並列接続してもトルク損失等が生じるのを防止することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、ツバ有りティース部の幅とツバ無しティース部の幅とを所定の基準幅を基準として約４．５％以上、約５．９％以下の範囲内で増減させることにより、ツバ有りティース部とツバ無しティース部との磁気特性差を所定の許容基準範囲内に抑えることができる。これによって、例えば、ツバ有りティース部に外装されたコイルとツバ無しティース部に外装されたコイルとの間の誘起電圧差を１％程度以下に抑えることができる。なお、ステータでは、コイルの線長誤差等の種々の工差要因により、各コイル間ではインダクタンス、抵抗等のいくらかのバラツキがあり、１％程度の誘起電圧差は問題とならない。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、ツバ有りティース部のツバ部がティース外周面からモータ周方向に張り出す張出し寸法が、約１．８ｍｍ以上、約２．４ｍｍ以下の範囲に設定されるため、ツバ有りティース部とツバ無しティース部との磁気特性差を所定の許容基準範囲内に抑えることができる。これによって、例えば、ツバ有りティース部に外装されたコイルとツバ無しティース部に外装されたコイルとの間の誘起電圧差を１％程度以下に抑えることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、ツバ有り分割コアについては、軸部のモータ径方向外方側（ヨーク側）の張出し部がないため、軸部をそのモータ径方向外方側からコイルに挿入することによりコイルの装着を行うことができ、ツバ無し分割コアにつては、軸部のモータ径方向内方側に張出し部（ツバ部）がないため、軸部をそのモータ径方向内方側からコイルに挿入することによりコイルの装着を行うことができ、分割コアへのコイルの装着を容易に行うことができる。
【００１３】
また、ツバ有り分割コア及びツバ無し分割コアが、ツバ無し分割コアのヨーク形成部がツバ有り分割コアの軸部のモータ径方向外方側端部に磁気回路的に連なるように、円環状に交互に配置されるようになっているため、ステータコアの磁気性能を維持しつつ、組立容易なステータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施形態に係るステータの斜視図であり、図２は図１のステータの部分的構成を示す断面図であり、図３は図１のステータの分解斜視図であり、図４はツバ有り分割コアの断面図であり、図５はツバ無し分割コアの断面図である。
【００１５】
このステータ１は、図１ないし図３に示すように、ロータの外周に円環状に配列される２タイプの複数の分割ステータ３Ａ，３Ｂを備え、この分割ステータ３Ａ，３Ｂが交互に９つずつ配置されて構成されている。分割ステータ３Ａは、ツバ有り分割コア５Ａと、コイル７Ａとを備えて構成されている。分割ステータ３Ｂは、ツバ無し分割コア５Ｂと、コイル７Ｂとを備えて構成されている。円環状に配置された９つずつの分割コア５Ａ，５Ｂは、ステータコア９を構成している。
【００１６】
ツバ有り分割コア５Ａは、図４に示すように、モータ径方向Ａに沿って延設された略寸胴な略矩形断面の軸部（ティース部）１１と、その軸部１１のモータ径方向Ａ内方側端部に形成されたツバ部１３とを有しており、軸部１１のモータ径方向Ａ外方側（ヨーク側）には、張出し部が設けられていない。
【００１７】
ツバ無し分割コア５Ｂは、図５に示すように、モータ径方向Ａに沿って延設された略寸胴な略矩形断面の軸部（ティース部）１５と、その軸部１５のモータ径方向Ａ外方側端部からモータ周方向Ｂに沿って延設されたヨーク形成部１７とを有しており、軸部１５のモータ径方向Ａ内方側端部には、ツバ部等の張出し部が設けられていない。
【００１８】
ツバ無し分割コア５Ｂのヨーク形成部１７は、分割コア５Ａ，５Ｂが円環状に交互に配置された際に、ツバ有りコア５Ａを介してして隣接する隣のツバ無し分割コア５Ｂのヨーク形成部１７とその端部同士が当接して円環状に連なり、環状のヨーク部を構成する。そして、このヨーク部は、ティース部を形成する各分割コア５Ａ，５Ｂの軸部１１，１５のモータ径方向Ａ外方側端部に磁気回路的に接続される。また、ヨーク形成部１７のモータ周方向Ｂの端部には、コア有り分割コア５Ａの軸部１１のモータ径方向Ａ外方側端部に外嵌する切欠部１７ａが設けられている。この切欠部１７ａ及び隣接する分割コア５Ｂ間におけるヨーク形成部１７同士の当接部の形態は、図３に示す形態に限定されることなく、種々の形態が採用可能である。
【００１９】
このような分割コア５Ａ，５Ｂは、金属磁性粉末、又は所定の絶縁被膜で覆った金属磁性粉末を樹脂で結合した圧粉磁性体により一体に構成されており、圧粉磁性材料を所定の成型用の型に充填して加圧、圧縮した後、加熱処理することにより形成される。なお、変形例として、分割コア５Ａ，５Ｂの一部又は全部を珪素鋼板を積層してなる鋼板磁性体により形成してもよい。
【００２０】
コイル７Ａ，７Ｂは、図６に示すように、線材がコイル巻きされた状態で分割コア５Ａ，５Ｂに装着されるようになっている。具体的には、コイル７Ａについては、分割コア５Ａの軸部１１を、そのモータ径方向Ａ外方側からコイル７Ａに挿入することにより装着されるようになっている。また、コイル７Ｂについては、分割コア５Ｂの軸部１５を、そのモータ径方向Ａ内方側からコイル７Ｂに挿入することにより装着されるようになっている。
【００２１】
このように分割ステータ３Ａ，３Ｂが形成されると、図３に示すように、２タイプの分割ステータ３Ａ，３Ｂを円環状に交互に配置し、図示しない焼きバメリングを外嵌することにより、ステータ１が形成される。
【００２２】
ところで、このステータ１では、ツバ有り分割コア５Ａとツバ無し分割コア５Ｂとが交互に配置された構成であるため、単純に分割コア５Ａ，５Ｂを組み合わせるだけでは、ツバ有り分割コア５Ａとツバ無し分割コア５Ｂとの磁気特性差が生じてしまう。
【００２３】
そこで、本願発明者は、試験の結果、ツバ有り分割コア５Ａのモータ周方向Ｂに沿った幅Ｗａをツバ有り分割コア５Ｂのモータ周方向Ｂに沿った幅Ｗｂよりも所定の割合で小さく設定することで、分割コア５Ａ，５Ｂ間の磁気特性差を実質的に解消できることを見出した。
【００２４】
より詳細には、試験では、所定の基準幅Ｗｒに対するツバ有り分割コア５Ａの幅Ｗａの減少割合及びツバ無し分割コア５Ｂの幅Ｗｂの増加割合と、ツバ有り分割コア５Ａのツバ部１３のティース外周面からモータ周方向Ｂに張り出す張出し寸法Ｄ１（図４参照）とを種々の組み合わせで変化させつつ、数値シミュレーションにより特性を計測した。具体的には、例えば、ステータ１を用いたモータを３相交流で駆動したときの同一の相の電流が供給される分割ステータ５Ａのコイル７Ａと分割ステータ５Ｂのコイル７Ｂとの誘起電圧差を計測した。なお、以下に示す各シュミレーション試験では、ステータのコア部分の外径は２６０ｍｍに設定され、同コア部分の内外径差Ｄ２（図２参照）は４２．４ｍｍに設定されている。
【００２５】
図７の曲線Ｌ１は、分割コア５Ａ，５Ｂの幅Ｗａ，Ｗｂの増減幅と同相コイル７Ａ，７Ｂ間の誘起電圧差との関係（試験結果）を示している。この図７の試験では、分割コア５Ａ，５Ｂの幅Ｗａ，Ｗｂの基準幅Ｗｒ＝２１ｍｍに対する増減幅を変化させて、誘起電圧差を計測した。なお、ツバ部１３の張出し寸法Ｄ１は２．０ｍｍに設定し、ツバ部１３の厚みＴ（図４参照）は２．３１ｍｍに設定している。
【００２６】
図７の試験結果より、基準幅Ｗｒ＝２１ｍｍに対する幅Ｗａ，Ｗｂの増減幅が約１ｍｍ（４．８％）を少し超えたところで誘起電圧差が極小値になっており、増減幅が約０．９２ｍｍから約１．１５ｍｍの範囲、すなわち、約４．４％以上、約５．５％以下の範囲内にあるときに、誘起電圧差がほぼ１％以下に収まっていることが分かる。
【００２７】
また、図８（及びその一部を拡大して示した図９）の曲線Ｌ２は、ツバ有り分割コア５Ａのツバ部１３の張出し寸法Ｄ１と同相コイル７Ａ，７Ｂ間の誘起電圧差との関係（試験結果）を示している。この図８の試験では、ツバ部１３の張出し寸法Ｄ１を変化させて誘起電圧差を計測した。なお、基準幅Ｗｒ＝２１ｍｍに対する幅Ｗａ，Ｗｂの増減幅は１．０ｍｍ（４．８％）に設定し、ツバ部１３の厚みＴ（図４参照）は２．３１ｍｍに設定している。
【００２８】
図８の試験結果より、ツバ部１３の張出し寸法Ｄ１が約２．２ｍｍ付近のところで誘起電圧差が極小値になっており、張出し寸法Ｄ１が約１．８ｍｍから約２．４ｍｍの範囲内にあるときに、誘起電圧差がほぼ１％以下に収まっていることが分かる。しかも、曲線Ｌ２は張出し寸法Ｄ１が約１．８ｍｍから約２．４ｍｍの範囲及びその近傍において緩やかな変化で推移しており、張出し寸法Ｄ１がこの範囲内にあるときには、張出し寸法Ｄ１の変化に対する誘起電圧差の変化は小さいこと分かる。
【００２９】
このため、ツバ部１３の張出し寸法Ｄ１が約１．８ｍｍから約２．４ｍｍの範囲の範囲内にあれば、基準幅Ｗｒに対する幅Ｗａ，Ｗｂの増減幅を約４．４％以上、約５．５％以下の範囲内に設定すれば、同相コイル５Ａ，５Ｂ間の誘起電圧差をおおよそ１％程度に抑えることが可能であろうことが推測できる。
【００３０】
よって、本実施形態では、ツバ部１３の張出し寸法Ｄ１を約１．８ｍｍから約２．４ｍｍの範囲内（例えば、２．０ｍｍ）に設定するとともに、基準幅Ｗｒに対する分割コア５Ａ，５Ｂの幅Ｗａ，Ｗｂの増減幅を約４．４％以上、約５．５％以下の範囲内（例えば、５．０％）に設定することとした。
【００３１】
ここで、図１０の曲線Ｌ３は、ツバ有り分割コア５Ａのツバ部１３の厚みＴと同相コイル７Ａ，７Ｂ間の誘起電圧差との関係（試験結果）を示している。この図１０の試験では、ツバ部１３の厚みＴを変化させて誘起電圧差を計測した。なお、厚みＴはツバ部１３の付け根の最も厚い部分のモータ径方向Ａに沿った厚みを示しており、基準幅Ｗｒ＝２１ｍｍに対する幅Ｗａ，Ｗｂの増減幅は１．０ｍｍ（４．８％）に設定し、ツバ部１３の張出し寸法Ｄ１は２．０ｍｍに設定している。図１０の試験結果より、ツバ部１３の厚みＴが約１．５ｍｍ以上あれば誘起電圧差が１％以下にほぼ収まることが分かる。しかし、ステータ１の分割コア５Ａに設けられるツバ部１３の厚みは、１ｍｍ以上であるのが通常であり、実際上ツバ部１３の厚みＴが誘起電圧差等との関係で問題となることはない。
【００３２】
以上のように、本実施形態によれば、ツバ有り分割コア５Ａのモータ周方向Ｂに沿った幅Ｗａが、ツバ無し分割コア５Ｂのモータ周方向Ｂに沿った幅Ｗｂよりも小さく設定されているため、ツバ有り分割コア５Ａとツバ無し分割コア５Ｂとの磁気特性差を軽減することができ、その結果、例えば、ツバ有り分割コア５Ａに外装されたコイル７Ａとツバ無し分割コア５Ｂに外装されたコイル７Ｂとの間の誘起電圧差を軽減することができ、これらの同じ相の電流が供給されるコイル７Ａ，７Ｂを並列接続してもトルク損失等が生じるのを防止することができる。
【００３３】
また、ツバ有り分割コア５Ａのツバ部１３の張出し寸法Ｄ１が約１．８ｍｍから約２．４ｍｍの範囲内（例えば、２．０ｍｍ）に設定されるとともに、基準幅Ｗｒに対する分割コア５Ａ，５Ｂの幅Ｗａ，Ｗｂの増減幅が約４．４％以上、約５．５％以下の範囲内（例えば、５．０％）に設定されるため、分割コア５Ａ，５Ｂ間の磁気特性差を所定の許容基準範囲内に抑えることができる。これによって、例えば、コイル７Ａ，７Ｂ間の誘起電圧差を１％程度以下に抑えることができる。なお、ステータ１では、コイル７Ａ，７Ｂの線長誤差等の種々の工差要因により、各コイル７Ａ，７Ｂ間ではインダクタンス、抵抗等のいくらかのバラツキがあり、１％程度の誘起電圧差は問題とならない。
【００３４】
また、ツバ有り分割コア５Ａについては、軸部１１のモータ径方向Ａ外方側（ヨーク側）の張出し部がないため、軸部１１をそのモータ径方向Ａ外方側からコイル７Ａに挿入することによりコイル７Ａの装着を行うことができ、ツバ無し分割コア５Ｂにつては、軸部１５のモータ径方向Ａ内方側に張出し部（ツバ部）がないため、軸部１５をそのモータ径方向Ａ内方側からコイル７Ｂに挿入することによりコイル７Ｂの装着を行うことができ、分割コア５Ａ，５Ｂへのコイル７Ａ，７Ｂの装着を容易に行うことができる。
【００３５】
また、ツバ有り分割コア５Ａ及びツバ無し分割コア５Ｂが、ツバ無し分割コア５Ｂのヨーク形成部１７がツバ有り分割コア５Ａの軸部１１のモータ径方向Ａ外方側端部に磁気回路的に連なるように、円環状に交互に配置されるようになっているため、分割コア５Ａ，５Ｂからなるステータコアの磁気性能を維持しつつ、組立容易なステータ１を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るステータの斜視図である。
【図２】図１のステータの部分的構成を示す断面図である。
【図３】図１のステータの分解斜視図である。
【図４】ツバ有り分割コアの断面図である。
【図５】ツバ無し分割コアの断面図である。
【図６】図１のステータの組立工程を示す図である。
【図７】ティース幅の変動幅とツバの有無によるコイルの誘起電圧差との関係を示すグラフである。
【図８】ツバ張出し寸法とツバの有無によるコイルの誘起電圧差との関係を示すグラフである。
【図９】図８のグラフの一部を拡大して示すグラフである。
【図１０】ツバ厚みとツバの有無によるコイルの誘起電圧差との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１  ステータ
３Ａ，３Ｂ  分割ステータ
５Ａ  ツバ有り分割コア
５Ｂ  ツバ無し分割コア
７Ａ，７Ｂ  コイル
９  ステータコア
１１  軸部
１３  ツバ部
１５  軸部
１７  ヨーク形成部
Ａ  モータ径方向
Ｂ  モータ周方向
Ｄ１  ツバ部の張出し寸法
Ｔ  ツバ部の厚み
Ｗａ，Ｗｂ  分割コアの幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007135330.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007135330.tif 000011
【図１０】
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